專利名稱：帶有裹繞式互連件的高密度封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高密度電子互連系統(tǒng)，其中，根據(jù)為該系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)定電氣特性來選擇支撐基片的物理特性。更具體地說，本發(fā)明涉及基于所選物理特性的基片的柔性電互連件。
背景技術(shù)：
隨著小型化和微電子的發(fā)展，在微觀電氣領(lǐng)域中電子元件之間必須能快速地相互作用和通信以及響應(yīng)。球柵陣列(Ball grid array，BGA)技術(shù)提供了單位面積上的高密度互連，但是當(dāng)陶瓷、硅或聚合物的BGA基片和印刷電路板接合在一起使用時會出現(xiàn)熱膨脹系數(shù)(coefficients of thermal expansion，CTEs)的失配，并且常常會導(dǎo)致有裂紋的接合部，在基片的尺寸和溫度范圍變大的情況下尤其是如此。此外，不能將互連件的節(jié)距(pitch，即兩個相鄰互連件之間的最小間距)設(shè)計成小于約50微米。出于實際的考慮，當(dāng)節(jié)距非常小時，互連件不能穿過基片的中心。
相應(yīng)地，需要有創(chuàng)新的封裝技術(shù)能提供一種高密度的互連件系統(tǒng)，其中，互連件被布置在基片的頂上或跨越基片的表面而不會穿透該基片。還希望彼此靠近的互連件能提供大約50微米或更小的節(jié)距。還希望與其它的準(zhǔn)則一起按照預(yù)定的電容、介電常數(shù)和阻抗的電氣需求來選擇基片的物理特性。還希望基片能成形為可相互連接以便在鄰接的基片之間提供最小的間隙或者沒有間隙，從而提供一種柔性互連件的高密度封裝系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例提供了一種高密度電互連系統(tǒng)，包括至少一個基片和一個柔性裹繞式互連組件，該互連組件從所述基片的第一表面延伸至所述基片的第二表面，其中，所述柔性裹繞式互連組件圍繞著所述基片的外表面布置。
本發(fā)明的第二實施例提供了一種具有高密度電互連系統(tǒng)的陣列，包括多個基片和一個柔性裹繞式互連組件，該互連組件從所述多個基片中相應(yīng)一個基片的第一表面延伸至所述多個基片中相應(yīng)一個基片的第二表面，其中，所述柔性裹繞式互連組件圍繞著所述多個基片的外表面布置。
從隨后的詳細(xì)描述、附圖和所附的權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其它實施例、方面、優(yōu)點(diǎn)和顯著特征將會變得明顯。


現(xiàn)在參考附圖，其中類似的部件被相類似地編號圖1的示意圖示出了本發(fā)明的高密度電互連系統(tǒng)的一個實施例；圖2的示意圖示出了具有高密度電互連系統(tǒng)的陣列的一個實施例。
具體實施例方式
在隨后的描述中，遍及附圖中示出的若干視圖，類似的參考標(biāo)記表示類似的或?qū)?yīng)的部件。還應(yīng)當(dāng)理解，諸如“頂”、“底”、“前”、“后”等術(shù)語是用來針對圖示描述本發(fā)明的方便用語，而不能解釋為限定用語或要求按照本發(fā)明制成的器件處于一個特殊的朝向。
總體上參見附圖特別是參見圖1，將會理解，這些圖示是為了描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例而不是要將本發(fā)明限制于此。
按照本發(fā)明的一個實施例，一種高密度電互連系統(tǒng)10包括至少一個基片12和一個柔性裹繞式互連組件14，該互連組件14從基片12的第一表面16延伸至該基片的第二表面18使得該柔性裹繞式互連組件14圍繞基片12的外表面布置。在這里所用的“外表面”是指基片12的外部表面；也就是說，基片的上、下或側(cè)表面。用示例的方法但不限于示例，在圖1中第一表面16確定為基片下方的外部表面，第二表面18確定為基片上方的外部表面；類似地，側(cè)表面17也是基片12的外部表面。在這里所用的“柔性”是指互連組件14圍繞基片12的一個或多個外表面布置以使互連組件14與其所在的基片外表面的輪廓相適應(yīng)的能力。因而，互連組件14被布置成裹繞著那些其所在的基片表面。該柔性裹繞式互連組件14包括多個導(dǎo)電體元件13和底層材料15，這些導(dǎo)電體元件嵌在該底層材料上(如下文中更全面的描述)；互連組件14通過延伸跨過基片12的外表面從而是從基片12的第一表面16上的至少一個第一觸點(diǎn)(在圖1的視圖中不可見)延伸至基片12的第二表面18上的至少一個第二觸點(diǎn)26。為了圖示的簡單，在圖1中，導(dǎo)體元件13和底層材料15僅被確定為沿基片側(cè)表面17布置的那部分互連組件14；但是，將會理解，這種結(jié)構(gòu)還延伸通過第一表面16和第二表面18，使得相應(yīng)的導(dǎo)體元件電連接至布置在基片12的第一和第二表面上的相應(yīng)觸點(diǎn)26。一個諸如發(fā)光二極管、傳感器等的有源器件(未示出)通常布置在位于基片12的表面18上的互連組件14表面上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，這種有源器件具有布置成與柔性互連組件14的觸點(diǎn)26電接合的多個電觸點(diǎn)24(在圖1中以假象圖示出)。于是，柔性互連組件14通過導(dǎo)體元件13提供了從有源器件觸點(diǎn)24到布置在基片第一表面16上的那部分互連組件14之間的電路徑；然后，可將這部分互連組件14與基片結(jié)構(gòu)之外的其它器件或?qū)Ч芙㈦娺B接。
在本發(fā)明的一個實施例中，該柔性裹繞式互連組件14從基片12的第一表面16延伸到該基片12的第二表面18，而沒有物理地穿透基片12。在這里所說的“沒有物理地穿透基片12”是指柔性裹繞式互連組件14基本上是沿著基片的外表面安置，而沒有穿過基片12的片體或者到基片12片體內(nèi)部的通道，例如沒有在第一表面16和第二表面18之間直接穿過基片的通道。因此，互連組件14圍繞基片12外表面的布置不會損害或危及基片12的結(jié)構(gòu)完整性而且也是便于容易制造。通常，在一個或多個基片表面上涂上粘合劑而將該柔性裹繞式互連組件14機(jī)械固定到基片12，從而防止該互連組件的滑動或滑移。
該基片12最好具有經(jīng)選擇的適合于該已裝配器件的預(yù)期用途和工作環(huán)境的物理特性，并且該基片12還構(gòu)造成可聯(lián)接到至少一個另外的基片。另外，互連系統(tǒng)的電氣特性通常與支撐電部件的基片的機(jī)械特性緊密關(guān)聯(lián)。例如，基片材料的選擇決定了諸如電容、阻抗、電阻、半導(dǎo)體性質(zhì)、介電常數(shù)的特性，這些特性可以單獨(dú)或者組合來影響該已裝配器件的電氣性能。作為本發(fā)明的結(jié)果，形成該基片12的材料可以選擇成來提供所希望的機(jī)械特性和電氣特性，而不被在現(xiàn)有技術(shù)的方法中由于要鉆出穿過基片12片體的互連通道而要求的機(jī)械強(qiáng)度的問題所限制。所希望的機(jī)械特性通常需要考慮的包括尺寸、形狀、重量、尺寸公差、強(qiáng)度、厚度、熱傳導(dǎo)性、熱膨脹及其組合?；?2通常具有規(guī)則的幾何形狀，例如立方體、梯形或矩形截面。在一些實施例中，基片12具有復(fù)雜的形狀，亦即不能用常規(guī)的公知幾何形狀術(shù)語來描述的不規(guī)則基片形狀?；?2通常被機(jī)械加工、打磨、模壓或擠壓而制成一個其上布置有柔性裹繞式互連組件14的機(jī)械結(jié)構(gòu)。按需要選擇基片材料以維持該封裝器件的機(jī)械、熱學(xué)和電學(xué)要求。制造該柔性裹繞式互連組件14而在布置在基片一個表面的電觸點(diǎn)26到基片第二表面之間通常是在基片的相對兩面之間提供所希望的電氣互連。
各個基片12最好被構(gòu)造成可聯(lián)接到相鄰的基片。在這里所用的用語“構(gòu)造成可聯(lián)接到”是指各個基片上的結(jié)構(gòu)元件能使相鄰或鄰接的基片使用諸如舌片-凹槽接頭22(凹槽部分在圖2中不可見)的各種機(jī)械接合在結(jié)構(gòu)上彼此插入或者互鎖。通常也可以使用其它的連接類型(圖中未示出)，例如燕尾接合、搭接、球-球窩接合及其組合。當(dāng)聯(lián)接到一起時，各個基片12聯(lián)合在一起形成一個提供了所希望的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸的基片組件20(圖2)。裹繞式互連組件14通常布置在基片的非耦合表面上使得基片可以彼此緊密裝配，而且柔性裹繞式互連組件14沒有任何一部分布置在基片的耦合面中間，使得基片能被緊密裝配以便提供布置在基片上的電子部件的高密度封裝。另外，互連組件14容易調(diào)整尺寸以便與已裝配的基片組件20(圖2)的尺寸相對應(yīng)。這樣，互連組件14可以附著在基片組件20的第一表面19并且圍繞基片組件(按圖2中箭頭23的方向)布置到基片組件20的第二表面21。
在本發(fā)明的一個方面中，互連組件14布置在基片12的相鄰表面(未示出)。在另一個更常見的實施例中，互連組件14布置在基片12的非相鄰表面上?；?2通常包括諸如玻璃、陶瓷、塑料、金屬、紙、聚合物、復(fù)合物或其組合的材料。金屬基片材料通常包括銅、鋁、鎳、鉑、金、銀、鈀及其組合中的至少之一。
柔性裹繞式互連組件14提供了多個導(dǎo)電體元件13，導(dǎo)電體元件13通過繞著基片12的外表面延伸而從與基片12第一表面16上的有源器件(未示出)觸點(diǎn)24接合的第一接觸端子26延伸至基片12第二表面18上接觸端子26。柔性互連組件的底層材料15通常包括Kapton、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、Ultem聚醚酰亞胺、柔性印刷電路及其組合中的至少之一。導(dǎo)電元件13通常包括金屬焊接線、納米線、可導(dǎo)的帶狀聚合物及其組合。導(dǎo)電元件13的節(jié)距28(圖1中所示)可以理解為一個導(dǎo)體元件與相鄰的導(dǎo)體元件的間距(例如一根納米線和緊鄰的納米線之間的距離)。更小的節(jié)距意味著更靠近放置的互連件?；ミB組件14通常具有大小在約5微米和約50微米之間的節(jié)距。
在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種具有高密度電互連系統(tǒng)10的陣列40，包括多個基片12和一個柔性裹繞式互連組件14，互連組件14從多個基片中相應(yīng)的一個基片的第一表面16延伸至多個基片中相應(yīng)一個基片的第二表面18，其中，柔性裹繞式互連組件圍繞著多個基片的外表面布置。一個實例示于圖2中。
在本發(fā)明的一個方面中，柔性裹繞式互連組件從多個基片中相應(yīng)的一個基片的第一表面16延伸至多個基片中相應(yīng)一個基片的第二表面18而沒有物理穿透多個基片12中的該相應(yīng)的一個基片。在本發(fā)明的第二方面中，陣列40包括輻射探測器件、傳感器等，這例如可在醫(yī)療或工業(yè)成像中使用的X射線系統(tǒng)或超聲系統(tǒng)中使用。
在本發(fā)明中公開的該柔性裹繞式互連系統(tǒng)使得高密度平鋪的傳感器陣列的制造成為可能。
盡管為了說明的目的而闡述了典型實施例，但是前述描述不應(yīng)該被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制。相應(yīng)地，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以不偏離本發(fā)明的精神和范圍而作出各種變形、調(diào)整和選擇。
部件列表高密度電互連系統(tǒng) 10基片 12柔性裹繞式互連組件14第一表面 16第二表面 18接合的基片表面20舌片-凹槽接頭 22金屬觸點(diǎn) 24金屬跡線 26節(jié)距 28基片的非耦合表面 30陣列 40制造高密度電互連系統(tǒng)的方法60
權(quán)利要求
1.一種高密度電互連系統(tǒng)(10)，包括a)至少一個基片(12)；和b)一個柔性裹繞式互連組件(14)，從所述基片(12)的第一表面(16)延伸至所述基片(12)的第二表面(18)，其中，所述柔性裹繞式互連組件(14)圍繞著所述基片的外表面布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述柔性裹繞式互連組件(14)從所述基片的第一表面(16)延伸至所述基片的第二表面(18)而沒有物理穿透所述基片(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述基片(12)具有選定的物理特性并且成形為可被聯(lián)接到至少一個另外的基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述成形為可被聯(lián)接的基片(12)包括一聯(lián)接機(jī)構(gòu)，該聯(lián)接結(jié)構(gòu)選自舌片-凹槽接合(22)、燕尾接合、搭接接合、球-球窩接合以及它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述裹繞式互連組件(14)還包括一組件底層材料，該組件底層材料選自聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、Ultem聚醚酰亞胺、柔性印刷電路以及它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述裹繞式互連組件(14)包括多個布置在所述互連組件底層材料(15)中的導(dǎo)體元件(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高密度電互連系統(tǒng)(10)，其中，所述導(dǎo)體元件(13)包括選自金屬焊接線跡、納米線、導(dǎo)電帶狀聚合物以及它們的組合中的材料。
8.一種具有高密度電互連系統(tǒng)(10)的陣列(40)，包括a)多個基片(12)；和b)一個柔性裹繞式互連組件(14)，從所述多個基片中相應(yīng)的一個基片的第一表面(19)延伸至所述多個基片中相應(yīng)一個基片的第二表面(21)，其中，所述柔性裹繞式互連組件圍繞著所述多個基片的外表面布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陣列(40)，其中，所述裹繞式互連組件(14)從所述多個基片中相應(yīng)的一個基片的第一表面(19)延伸至所述多個基片中相應(yīng)一個基片的第二表面(21)而沒有物理穿透所述多個基片中的所述相應(yīng)的一個基片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陣列(40)，其中，所述高密度電互連系統(tǒng)(14)具有包含電容、阻抗、電阻、半導(dǎo)體性質(zhì)、介電常數(shù)以及它們的組合中至少之一的電氣特性。
全文摘要
本發(fā)明的一種高密度電互連系統(tǒng)(10)具有至少一個基片(12)和一個柔性裹繞式互連組件(14)，該互連組件從所述基片的第一表面(16)延伸至所述基片的第二表面(18)，其中，所述柔性裹繞式互連組件(14)圍繞著所述基片的外表面布置。
文檔編號H01L23/52GK1725483SQ20051008113
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者W·E·小伯迪克, J·W·羅斯, M·A·拉姆齊 申請人:通用電氣公司